Сравнительный анализ эффективности дросселируемых электрических ракетных двигателейпостоянной мощности для межорбитальных перелетов на геостационар

• Date: 2021
• Main Authors: Васильев, И.Ю., Кифоренко, Б.Н., Ткаченко, Я.В.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2021
• Series: Проблемы управления и информатики
• Subjects: Космические информационные технологии и системы
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209047
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Сравнительный анализ эффективности дросселируемых электрических ракетных двигателейпостоянной мощности для межорбитальных перелетов на геостационар / И.Ю. Васильев, Б.Н. Кифоренко, Я.В. Ткаченко // Проблемы управления и информатики. — 2021. — № 6. — С. 66-77. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Здійснення перельотів космічних апаратів у навколоземному просторі з проміжних еліптичних орбіт на геостаціонарну з використанням електричних ракетних двигунів (ЕРД) малої тяги є одним з найактуальніших завдань сучасної космонавтики. ЕРД, швидкість витікання реактивного струменя яких на порядок більше, ніж у хімічних РД, краще для міжорбітальних навколоземних перельотів з максимальним корисним навантаженням у разі, коли істотне збільшення тривалості маневру є допустимим. Дроселювання тяги ракетного двигуна традиційно розглядається як один із способів зниження маси рухової установки і необхідного запасу палива для виконання заданого маневру. Використання концепції ідеально регульованого двигуна забезпечує отримання верхніх оцінок маси корисного навантаження міжорбітальних перельотів для обраного рівня потужності. Врахування властивостей реальних двигунів призводить до необхідності розгляду математичних моделей з більш жорсткими обмеженнями на керування. Проведено дослідження ефективності трьох режимів управління тягою ЕРД при виконанні практично цікавих перельотів з високоеліптичних проміжних навколоземних орбіт на геостаціонарні. Побудовано математичну модель релейного ЕРД постійної потужності. Дано формулювання варіаційної задачі типу Майера про виконання заданого динамічного маневру космічного апарата для дросельованого і нерегульованого двигунів постійної потужності. З використанням принципу максимуму Понтрягіна проведено аналіз оптимальних керуючих функцій, для яких виписано кінцеві співвідношення, що дозволили записати систему диференціальних рівнянь оптимального руху космічного апарата, оснащеного релейним двигуном. Отримані чисельні та якісні результати дослідження ефективності різних режимів управління тягою для збільшення корисного навантаження заданого орбітального маневру підтвердили коректність математичних моделей дросельованого і релейного двигунів і, в цілому, ефективність використання рішень усереднених рівнянь оптимального руху космічного апарата для чисельного рішення відповідних крайових задач у точній постановці.